国产精品成人无码免费-把腿张开看老子臊烂你免费-国产免费牲交视频-亚洲精品无码国模

01 定義

鑄鐵是指碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.14%或者組織中具有共晶組織的鐵碳合金。工業(yè)上所有的鑄鐵是以鐵、碳、硅為主要元素的多元合金。鑄鐵的成分范圍大致為w(C)=2.4~4.0%,w(Si)=0.6~3.0%,w(Mn)=0.2~1.2%,w(P)=0.04~1.2%,w(S)=0.04~0.20%及其他合金元素。

鑄鐵中的碳可能以滲碳體(Fe₃C)或石墨兩種獨(dú)立的形式存在。

鐵-碳合金雙重相圖

G-石墨;Fe₃C-滲碳體

鑄鐵的分類方法較多,可按鑄鐵的使用性能、斷口特征或成分特征進(jìn)行分類,較常用和方便的是分為七大類。

鑄鐵的分類及組織特征

根據(jù)《GB/T 5612-2008 鑄鐵牌號表示方法》規(guī)定將鑄鐵分為5類。

灰鑄鐵(Grey cast iron)是指石墨呈片狀分布的鑄鐵,因斷裂時(shí)斷口呈暗灰色,故稱為灰鑄鐵。其產(chǎn)量約占鑄鐵總產(chǎn)量的80%以上。

球墨鑄鐵(Ductile iron)是指鐵液經(jīng)球化劑處理后,石墨呈球狀的鐵碳合金。

蠕墨鑄鐵(Compacted graphite iron)是指碳主要以蠕蟲狀石墨析出存在于金屬基體之間的鑄鐵材料。

可鍛鑄鐵(Malleable cast iron)是將一定成分的白口鑄鐵毛坯,經(jīng)退火熱處理而獲得的一種高強(qiáng)度鑄鐵且具有良好的塑性和韌性的鑄鐵。目前我國生產(chǎn)的可鍛鑄鐵絕大部分為黑心可鍛鑄鐵。

白口鑄鐵(White cast iron)是指化學(xué)成分中的碳以碳化物形式存在、鑄態(tài)組織不含石墨、斷口呈白色的鑄鐵。根據(jù)化學(xué)成分中的合金元素含量,白口鑄鐵分為3類:普通白口鑄鐵(只含C、Si、Mn、P、S)、低合金白口鑄鐵(w_合金元素<5%)、高合金白口鑄鐵(w_合金元素>5%)。

鑄鐵基本代號由表示該鑄鐵特征的漢語拼音字的第一個(gè)大寫正體字母組成,當(dāng)兩種鑄鐵名稱的代號字母相同時(shí),可在該大寫整體字母后加小寫正體字母來區(qū)別。

當(dāng)要表示鑄鐵的組織特征或特殊性能時(shí),代表鑄鐵組織特征或特殊性能的漢語拼音字的第一個(gè)大寫正體字母排列在基本代號的后面。

以化學(xué)成分表示的鑄鐵牌號

當(dāng)以化學(xué)成分表示鑄鐵的牌號時(shí),合金元素符號及名義含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))排列在鑄鐵代號之后;在牌號中常規(guī)C、Si、Mn、S、P元素一般不標(biāo)注,有特殊作用時(shí),才標(biāo)準(zhǔn)其元素符號及含量;合金化元素的含量大于或等于1%時(shí),在牌號用整數(shù)標(biāo)注,數(shù)值的修約按GB/T 8170執(zhí)行,小于1%時(shí)一般不標(biāo)注,只有對該合金特性有較大影響時(shí),才標(biāo)注其合金元素符號;合金化元素按其含量遞減次序排列,含量相等時(shí)按元素符號的字母順序排列。

以力學(xué)性能表示的鑄鐵牌號

當(dāng)以力學(xué)性能表示鑄鐵的牌號時(shí),力學(xué)性能值排列在鑄鐵代號之后,當(dāng)牌號中有合金元素符號時(shí),抗拉強(qiáng)度值排列于元素符號及含量之后,之間用“-”隔開;牌號中代號后面有一組數(shù)字時(shí),該組數(shù)字表示抗拉強(qiáng)度值,單位為MPa;當(dāng)有兩組數(shù)字時(shí),第一組表示抗拉強(qiáng)度值,單位為MPa,第二組表示伸長率值,單位為%,兩組數(shù)字間用“-”隔開。

鑄鐵牌號結(jié)構(gòu)示例1

鑄鐵牌號結(jié)構(gòu)示例2

鑄鐵牌號結(jié)構(gòu)示例3

各種鑄鐵名稱及代號

Source:《GB/T 5612-2008 鑄鐵牌號表示方法》

灰鑄鐵中外牌號對照

球墨鑄鐵中外牌號對照

Source:《中國材料工程大典 第18卷 材料鑄造成形工程(上)》

碳是形成石墨的元素,也是促進(jìn)石墨化的元素。含碳量越高,析出的石墨就越多、越粗大,而基體中的鐵素體含量增多,珠光體減少;反之,石墨減少且細(xì)化。

硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素。若鑄鐵中硅含量過少,即使含碳量很高,石墨也很難形成。硅除能促進(jìn)石墨化外,還可改善鑄造性能,如提高鑄鐵的流動(dòng)性、降低鑄件的收縮率等。

硫在生鐵中是有害元素,它強(qiáng)烈阻止石墨的形成,它促使鐵與碳的結(jié)合,使鐵硬脆,并與鐵化合成低熔點(diǎn)的硫化鐵,使生鐵產(chǎn)生熱脆性和降低鐵液的流動(dòng)性,固含硫高的生鐵不適于鑄造細(xì)件。鑄造生鐵中硫的含量規(guī)定最多不得超過0.06%(車輪生鐵除外)。

磷屬于有害元素,但磷可是鐵水的流動(dòng)性增加。磷的存在可使鐵增加硬脆性,優(yōu)良的生鐵含磷量應(yīng)少,有時(shí)為了要增加流動(dòng)性,含磷量可達(dá)1.2%。

常用合金元素在鑄鐵中的具體作用

Source:《中國材料工程大典 第18卷 材料鑄造成形工程(上)》(2005)

微量元素在鑄鐵中的具體作用

Source:《鑄鐵牌號與金相圖譜速用速查及金相檢驗(yàn)技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用指導(dǎo)手冊》(2005)

灰鑄鐵的金相組織由金屬基體和片狀石墨組成。金屬基體的種類主要由珠光體、鐵素體及珠光體+鐵素體。石墨片以不同的數(shù)量、大小、形狀分布于基體中。此外還有少量非金屬夾雜物,如硫化物、磷化物。

灰鑄鐵金相組織

各灰鑄鐵牌號的金相組織 

石墨

國標(biāo)中將灰鑄鐵的石墨形態(tài)分為6種。

灰鑄鐵石墨類型及說明

Source:《GB/T 7216-2009 灰鑄鐵金相檢驗(yàn)》、《灰鑄鐵中石墨的分類及檢驗(yàn)》

A型(直片狀)石墨是亞共晶灰鐵在較高共晶度(碳飽和度或碳當(dāng)量)且過冷度不大時(shí)的正常、均勻分布也是最常見的石墨組織,它對金屬的割裂作用較低同時(shí)具有這種石墨的鑄鐵珠光體含量高,故強(qiáng)度和耐磨性好。通常,A型石墨應(yīng)占石墨總量的90%以上。

A型石墨

B型(玫瑰花狀)石墨常出現(xiàn)在高共晶度(接近共晶點(diǎn))同時(shí)過冷度大的灰鐵中,因過冷度大使開始形成的細(xì)小石墨共晶生長較快且呈輻射狀,隨即因結(jié)晶潛熱的釋放生長變慢而呈條狀,最終長成的石墨的立體形狀近似玫瑰花,其心部石墨細(xì)小且密集因此導(dǎo)致鐵素體的產(chǎn)生,故對鑄鐵性能不利。通常允許有少量B型石墨存在。

B型石墨

C型(粗大厚片或塊狀)石墨是過共晶灰鐵的典型石墨。因?yàn)槭窃谝簯B(tài)下生成的初析厚大石墨且往往相互連接或相距極近,加以周圍常為鐵索體(因碳硅量高,共析轉(zhuǎn)變按穩(wěn)定平衡模式進(jìn)行),故鑄鐵的性能大幅度下降。因?yàn)榛诣T鐵大都是亞共晶的,故任何級別的灰鐵中都不允許有C型石墨出現(xiàn)(活塞環(huán)和某些制動(dòng)鼓盤除外)。但要注意的是有的沖天爐鐵液熔煉溫度不高又用低牌號生鐵時(shí),也會出現(xiàn)類似于C型的粗大石墨。

C型石墨

D型(枝晶點(diǎn)狀)石墨大都出現(xiàn)在共晶度低和(或)過冷度大的鑄鐵組織中,例如鑄件薄斷面或高強(qiáng)度(級別)鑄件較薄的組織中。因?yàn)楫a(chǎn)生的原因是鐵液過冷度大,故又稱為過冷石墨,過冷石墨常伴生過冷鐵素體加以其分布不均(呈枝晶點(diǎn)狀)故對鑄鐵性能不利。在鑄件較薄的部位一般允許有不超過5%的過冷石墨存在。在高牌號鑄件生產(chǎn)中常常選擇低的碳當(dāng)量來保證獲得奧氏體樹枝晶和D型石墨,從而提高強(qiáng)度。

D型石墨

E型(枝晶片狀)石墨也是一種過冷石墨,是在過冷度比產(chǎn)生D型石墨更大時(shí)形成的,因此其分布更不均,方向性也更明顯,對鑄鐵的性能也更加不利。E型石墨存在于碳含量較低的亞共晶成分的鑄件中,鐵液凝固時(shí),先析出樹枝狀?yuàn)W氏體初晶,余下的鐵液發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變,一部分轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>D型或A型,另一部分在奧氏體的二次分枝間呈方向性排列即為E型。E型石墨是亞共晶鐵液在比形成D型石墨更小的過冷度下形成的,所以石墨片較D型要長。E型石墨不會單獨(dú)出現(xiàn),它常同D型、A型石墨共生。一般一個(gè)金相視場中E型石墨所占面積比例不超過20%。E型石墨使鑄件性能呈方向性,生產(chǎn)中應(yīng)加以控制。

E型石墨

F型(星形)石墨,同C型石墨一樣,F型石墨也是初生石墨,是過共晶成分的鐵液在很大的過冷度下形成的(C型石墨是在小的過冷度下形成的),常出現(xiàn)在高碳薄壁鑄件中。由于是過共晶成分,所以鐵液冷卻時(shí)析出初生石墨,又由于冷卻太快,初生相不易長大,而是分叉生長成星狀,然后剩余液相發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變,一般生成A型。F型石墨在通常鑄件中很難見到,在活塞環(huán)等高碳鑄件上常出現(xiàn);另外,添加合金硼的鑄件上常會出現(xiàn)F型石墨。

F型石墨

基體

灰鑄鐵的金屬基體與碳鋼相比一般明顯區(qū)別,但由于灰鑄鐵內(nèi)的Si、Mn含量較高,其能溶解于鐵素體中使鐵素體得到強(qiáng)化,硅的作用更大些。因此鑄鐵中的金屬基體部分的強(qiáng)度性能比碳鋼的要高。

珠光體的數(shù)量和分散度與鑄鐵共析轉(zhuǎn)變時(shí)的過冷度有關(guān)。過冷度越大(如降低碳當(dāng)量,增加冷卻速度),則珠光體的比例越高,分散度也越大。普通灰鑄鐵的金屬基體是由珠光體與鐵素體按不同比例組成,其分布特征是鐵素體大多出現(xiàn)在石墨的周圍,高強(qiáng)度灰鑄鐵則主要是珠光體基體或索氏體基體。此時(shí),滲碳體與鐵素體的片間距很小(一般小于0.3~0.8 μm),要放大400倍以上才能分辨出來。由于這種層狀組織排列緊密,因此其σ_b及硬度值也就較高。

球墨鑄鐵是指用球化劑處理鐵液后,石墨呈球狀的鑄鐵。球墨鑄鐵的正常組織是細(xì)小且圓整的石墨球加金屬基體。在鑄態(tài)條件下,金屬基體通常是鐵素體與珠光體的混合組織,由于二次結(jié)晶條件的影響,鐵素體通常位于石墨球的周圍,通過不同的熱處理手段,可很方便地調(diào)整球墨鑄鐵的基體組織,以滿足各種服役條件的要求。

球墨鑄鐵的金相組織:G+F_體、G+P_體、G+F_體+P體等,直接決定這球狀鑄鐵的力學(xué)性能。

球墨鑄鐵金相組織

石墨

球狀石墨外貌近似球形,內(nèi)部呈放射狀,有明顯的偏光效應(yīng)。經(jīng)深腐蝕顯露出的球狀石墨的立體形貌,可在SEM下直接觀察。經(jīng)透射電鏡(TEM)觀察表明,石墨球是由許多角錐體組成的多晶體,石墨球面則是由許多石墨基面(0001)沿切面排列組成,每個(gè)角錐體的基面垂直于石墨球的直徑,石墨的C軸呈輻射狀指向球心。

石墨球模型

球墨鑄鐵中允許出現(xiàn)的石墨形態(tài),除了主要是球狀石墨以外,還可以有少量的非球狀石墨,如團(tuán)狀、團(tuán)絮狀。根據(jù)《GB/T 9441-2009》規(guī)定,石墨為球狀(Ⅵ型)和團(tuán)狀(V型)石墨個(gè)數(shù)所占石墨總數(shù)的百分比作為球化率,將球化率分為6級。石墨大小也分為6級。

石墨分類示意圖(V型是團(tuán)狀,Ⅵ型是球狀)

球墨鑄鐵球化分級

基體

球墨鑄鐵的基體組織一般有以下6種類型:

(1)基體中含有80%以上的鐵素體,而其余部分是珠光體。具有這種基體組織的球墨鑄鐵最軟,強(qiáng)度也比較低,但是韌性很好,可以抵抗沖擊力的作用。

(2)基體中含有20%～50%的珠光體組織,其余部分是鐵素體。

(3)基體中含有50%～90%的珠光體組織,其余部分都是鐵素體組織。

(4)含有90%以上的珠光體,余下的小部分(10%以下)是鐵素體,具有這種組織的球墨鑄鐵,強(qiáng)度最好,軟硬也適宜,這是最希望得到的組織。

(5)基體中除了含有珠光體和鐵素體組織外,還有萊氏體組織,萊氏體所占的比例在10%～20%,它散布在基體的各個(gè)部分。萊氏體很硬、很脆,它的含量越多,球墨鑄鐵也就越硬、越脆。

(6)基體組織中全部是萊氏體和珠光體,而且萊氏體已經(jīng)在整個(gè)基體組織中占據(jù)著主要地位,具有這種組織的球墨鑄鐵,硬到很難加工,而且很脆,根本達(dá)不到球墨鑄鐵應(yīng)有的性能。

鐵素體多以分散分布塊狀及網(wǎng)狀形式存在。

在球墨鑄鐵中,珠光體的形態(tài)一般分為4種:粗片狀珠光體、中片狀珠光體、細(xì)片狀珠光體和粒狀珠光體。球墨鑄鐵基體組織中珠光體數(shù)量增多,鐵素體量減少,可使球墨鑄鐵的強(qiáng)度提高而伸長率下降。

當(dāng)球墨鑄鐵成分中含有較多穩(wěn)定奧氏體元素如Ni、Mn時(shí),在鑄態(tài)下即可獲得奧氏體基體;鑄鐵經(jīng)奧氏體化處理后在上貝氏體轉(zhuǎn)變溫度等溫淬火,可形成上貝氏體+高碳奧氏體組織(30%~40%)。上貝氏體為羽毛狀組織,由晶界向晶內(nèi)平行排列,奧氏體分散分布在晶界附近;鑄鐵經(jīng)奧氏體化處理后在下貝氏體轉(zhuǎn)變溫度等溫淬火,可形成下貝氏體、殘余奧氏體及馬氏體,石墨周圍以下貝氏體為主,呈細(xì)針狀交叉分布,比淬火馬氏體細(xì),且易受浸蝕,遠(yuǎn)離石墨在晶界附近分布少量奧氏體及馬氏體。

當(dāng)球墨鑄鐵經(jīng)奧氏體化加熱后,快速冷卻至Ms點(diǎn)以下,所獲得的組織淬火馬氏體,呈白色針葉狀交叉或成排分布;淬火馬氏體經(jīng)230~350℃低溫回火后的組織為回火馬氏體,易受浸蝕,呈墨色針葉狀;淬火馬氏體經(jīng)350~500℃中溫回火后組織為回火托氏體;淬火馬氏體經(jīng)500~650℃高溫回火(調(diào)質(zhì)處理)后的組織為回火索氏體。

磷共晶在球墨鑄鐵中的危害遠(yuǎn)比灰鑄鐵中大,它使鑄鐵的硬度提高,而塑性和韌性大幅度降低。因此在球墨鑄鐵中應(yīng)降低磷共晶體的數(shù)量。

滲碳體在球墨鑄鐵中呈針狀、條狀或以萊氏體存在,易使球墨鑄鐵變脆,因此生產(chǎn)中應(yīng)盡量避免其出現(xiàn)。

牛眼鐵素體

各球墨鑄鐵牌號的主要基體組織

蠕墨鑄鐵的金相組織中具有蠕蟲狀石墨。鑄鐵液經(jīng)蠕化處理后可得到具有蠕蟲狀石墨的蠕墨鑄鐵,方法為澆注前向鐵液中加入蠕化劑,促使石墨呈蠕蟲狀。蠕蟲狀石墨的形態(tài)介于片狀與球狀之間,所以蠕墨鑄鐵的力學(xué)性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間,其鑄造性能、減振性和導(dǎo)熱性都優(yōu)于球墨鑄鐵,與灰鑄鐵相近。

蠕墨鑄鐵顯微組織

石墨

蠕墨鑄鐵的石墨形態(tài)是蠕蟲狀和球狀石墨共存的混合形態(tài)。蠕蟲狀石墨是介于片狀石墨及球狀石墨之間的中間狀態(tài)類型石墨,她既有在共晶團(tuán)內(nèi)部石墨互相連續(xù)的片狀石墨的組織特征,又有石墨頭部較圓、其位向特點(diǎn)和球狀石墨相似的特征。用掃描電子顯微鏡對其立體形貌進(jìn)行觀察,可見石墨的端部具有明顯的螺旋生長特征,這與球狀石墨的表面形貌相類似,但在石墨的枝干部分,有類似于片狀石墨的層疊狀結(jié)構(gòu)。蠕墨鑄鐵的力學(xué)性能和物理性能取決于石墨的蠕化狀態(tài)及基體組織等因素,其中尤以石墨的蠕化狀態(tài)影響最大。

亞共晶燭蠕墨鑄鐵的蟲狀雛晶(Ni-P定蹤法)

蠕墨鑄鐵中的石墨的主要為蠕蟲狀石墨(Ⅲ型),以及少量球狀石墨(Ⅵ型)和團(tuán)狀、團(tuán)絮狀石墨(Ⅳ、Ⅴ型)存在,不允許出現(xiàn)片狀和細(xì)片狀石墨(Ⅰ、Ⅱ型)。

蠕化率是評定石墨是否受到良好蠕化的指標(biāo)。根據(jù)《GB/T 26656-2011 蠕墨鑄鐵金相檢驗(yàn)》,蠕化率分為8級,蠕化率按面積法計(jì)算:

蠕化率=[(∑A_{蠕蟲狀石墨})+0.5∑A_{團(tuán)狀、團(tuán)絮狀石墨})/∑A_{每個(gè)石墨}]×100%

式中A_{蠕蟲狀石墨}—蠕蟲狀石墨顆粒的面積,A_{團(tuán)狀、團(tuán)絮狀石墨}—團(tuán)狀、團(tuán)絮狀石墨顆粒的面積,A_{每個(gè)石墨}—每個(gè)石墨顆粒。

蠕蟲狀石墨的三維形態(tài)(SEM)

蠕蟲狀石墨共晶團(tuán)

基體

蠕墨鑄鐵的基體組織在鑄態(tài)下具有較高的鐵素體含量(體積分?jǐn)?shù)常有40%~50%或更高),這主要是由于石墨的特征及元素偏析分布的特點(diǎn)所造成,可通過加入穩(wěn)定珠光體元素使鑄態(tài)的珠光體體積分?jǐn)?shù)提高到70%左右,如再進(jìn)行正火處理,可使珠光體體積分?jǐn)?shù)進(jìn)一步提高到80%~85%。

各牌號蠕墨鑄鐵的主要基體組織

可鍛鑄鐵根據(jù)化學(xué)成分、熱處理工藝而導(dǎo)致的性能和金相組織的不同分為兩類,第一類:黑心可鍛鑄鐵和珠光體可鍛鑄鐵,黑心可鍛鑄鐵的金相組織主要是鐵素體基體+團(tuán)絮狀石墨;珠光體可鍛鑄鐵的金相組織:主要是珠光體基體+團(tuán)絮狀石墨;第二類:白心可鍛鑄鐵,白心可鍛鑄鐵的金相組織取決于斷面尺寸,一般是外層鐵素體+中心少量珠光體+團(tuán)絮狀石墨。

可鍛鑄鐵表面區(qū)域、中間區(qū)域和心部區(qū)域的金相組織

可鍛鑄鐵金相組織

可鍛鑄鐵中的石墨形狀有球狀、團(tuán)絮狀、絮狀、聚蟲狀和枝晶狀等5種。在可鍛鑄鐵中,石墨通常不以單一形狀出現(xiàn)。鑒于石墨形狀對力學(xué)性能的影響,分為5級,石墨分布分為3級,石墨顆數(shù)分為5級。

可鍛鑄鐵石墨形狀分類及特征

Source:《GB/T 25746-2010 可鍛鑄鐵金相檢驗(yàn)》

通常可鍛鑄鐵的基體組織為鐵素體和珠光體,由淬火或等溫淬火獲得馬氏體或貝氏體基體的零件很少。鐵素體可鍛鑄鐵中珠光體殘余量分為5級。珠光體形狀有片狀和粒狀兩種,以片狀為常見。可鍛鑄鐵坯件經(jīng)過高溫石墨化,滲碳體已全部或大部分分解。滲碳體殘余量的體積分?jǐn)?shù)以2%為界,分為2級。

普通白口鑄鐵中一般不含或只含少量合金元素,其組織中不含石墨,僅由珠光體和滲碳體組成。較多情況下,普通白口鑄鐵的共晶組織是萊氏體,而有時(shí)候滲碳體是板條形。

碳化物是白口鑄鐵中的重要組成相,所占體積分?jǐn)?shù)可高達(dá)40%左右,其類型、成分、數(shù)量、大小、形狀及分布對白口鑄鐵的性能有重要影響。一般M₃C型碳化物為連續(xù)網(wǎng)狀或板狀形貌,而M₇C₃和M₂₃C₆型碳化物為條狀或條塊狀形貌。

白口鑄鐵金相組織

 抗磨白口鑄鐵金相組織

Source:《GB/T 8263-2010 抗磨白口鑄鐵件》

Φ30mm灰鑄鐵單鑄試棒的力學(xué)性能

Source:《GB/T 9439-2010 灰鑄鐵件》

球墨鑄鐵單鑄試樣的力學(xué)性能

Source:《GB/T 1348-2009 球墨鑄鐵件》

蠕墨鑄鐵力學(xué)性能

Source:《GB/T 26655-2011 蠕墨鑄鐵件》

黑心可鍛鑄鐵和珠光體可鍛鑄鐵的力學(xué)性能

Source:《GB/T 9440-2010 可鍛鑄鐵件》

白心可鍛鑄鐵的力學(xué)性能

Source:《GB/T 9440-2010 可鍛鑄鐵件》

抗磨白口鑄鐵的硬度

Source:《GB/T 8263-2010 抗磨白口鑄鐵件》

灰鑄鐵應(yīng)用舉例

球墨鑄鐵應(yīng)用舉例

蠕墨鑄鐵應(yīng)用舉例

可鍛鑄鐵的應(yīng)用舉例

	? 請關(guān)注 微信公眾號: steeltuber.  轉(zhuǎn)載請保留鏈接: http://www.youwin2019.com/Steel-Knowledge/1612255934.html